소결 전 지르코니아 표면처리와 라이너 사용에 따른 지르코니아와 열가압성형도재의 전단결합강도 Effects of Pre-Sintering Surface Treatment and Liner Application on the Shear Bond Strength of Zirconia and Pressable Ceramic원문보기
Purpose: This study was intended to investigate the effect of applying liner for chemical bonding and physical surface roughness created on zirconia by using a sandpaper before sintering on the bond strength between the two materials. Methods: Zirconia blocks were cut using a low-speed cutter. Plate...
Purpose: This study was intended to investigate the effect of applying liner for chemical bonding and physical surface roughness created on zirconia by using a sandpaper before sintering on the bond strength between the two materials. Methods: Zirconia blocks were cut using a low-speed cutter. Plate-shaped specimen($6mm{\times}6mm{\times}3mm$) was fabricated by sintering after giving surface roughness according to four kinds of sandpapers. Depending on whether or not to use liner, 60 specimens were divided into two groups ZN(non-liner), ZL(liner), and the two groups were subdivided into four groups respectively in accordance with sandpaper used, totaling eight groups (n=10). The surface roughness (Ra) values and shapes before sintering were observed, and shear bond strength after pressing ceramic plasticity was measured with a universal testing machine. For a test of the significance, a one-way ANOVA was performed, and Tukey's multiple comparison test was conducted. Results: The observation of the surface roughness was SB04($2.22{\pm}1.16{\mu}m$), SB08($2.98{\pm}0.33{\mu}m$), SB12($2.44{\pm}1.32{\mu}m$), SB20($2.34{\pm}0.59{\mu}m$) and SA04($2.34{\pm}0.67{\mu}m$), SA08($1.28{\pm}0.90{\mu}m$), SA12($2.03{\pm}1.60{\mu}m$), SA20($2.19{\pm}1.73{\mu}m$). In the case of ZN Group, the shear bond strength was ZN04($23.26{\pm}3.83MPa$), ZN08($21.76{\pm}2.33MPa$), ZN12($20.49{\pm}3.01MPa$), ZN20($24.98{\pm}4.22MPa$)(p<0.05). As for ZL Group, the shear bond strength was ZL04($25.09{\pm}5.67MPa$), ZL08($22.98{\pm}2.26MPa$), ZL12($21.54{\pm}5.70MPa$), ZL20($23.98{\pm}3.23MPa$)(p<0.05). Conclusion: The research results showed that the bond strength of Zirconia core and Pressing ceramic was further improved by physical surface treatment before sintering, rather than by chemical bonding through liner surface treatment.
Purpose: This study was intended to investigate the effect of applying liner for chemical bonding and physical surface roughness created on zirconia by using a sandpaper before sintering on the bond strength between the two materials. Methods: Zirconia blocks were cut using a low-speed cutter. Plate-shaped specimen($6mm{\times}6mm{\times}3mm$) was fabricated by sintering after giving surface roughness according to four kinds of sandpapers. Depending on whether or not to use liner, 60 specimens were divided into two groups ZN(non-liner), ZL(liner), and the two groups were subdivided into four groups respectively in accordance with sandpaper used, totaling eight groups (n=10). The surface roughness (Ra) values and shapes before sintering were observed, and shear bond strength after pressing ceramic plasticity was measured with a universal testing machine. For a test of the significance, a one-way ANOVA was performed, and Tukey's multiple comparison test was conducted. Results: The observation of the surface roughness was SB04($2.22{\pm}1.16{\mu}m$), SB08($2.98{\pm}0.33{\mu}m$), SB12($2.44{\pm}1.32{\mu}m$), SB20($2.34{\pm}0.59{\mu}m$) and SA04($2.34{\pm}0.67{\mu}m$), SA08($1.28{\pm}0.90{\mu}m$), SA12($2.03{\pm}1.60{\mu}m$), SA20($2.19{\pm}1.73{\mu}m$). In the case of ZN Group, the shear bond strength was ZN04($23.26{\pm}3.83MPa$), ZN08($21.76{\pm}2.33MPa$), ZN12($20.49{\pm}3.01MPa$), ZN20($24.98{\pm}4.22MPa$)(p<0.05). As for ZL Group, the shear bond strength was ZL04($25.09{\pm}5.67MPa$), ZL08($22.98{\pm}2.26MPa$), ZL12($21.54{\pm}5.70MPa$), ZL20($23.98{\pm}3.23MPa$)(p<0.05). Conclusion: The research results showed that the bond strength of Zirconia core and Pressing ceramic was further improved by physical surface treatment before sintering, rather than by chemical bonding through liner surface treatment.
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문제 정의
그러나 소결 전의 지르코니아 소재는 표면 거칠기 형성 등의 표면처리가 용이할 것으로 판단된다. 그래서 본 연구에서 지르코니아를 소결 전 표면 거칠기를 처리하고 소결 후 지르코니아 표면의 평균 거칠기를 비교하고자 하였다. 그리고 소결 전 표면 거칠기를 처리하고 소결 후의 지르코니아 표면에 표면의 젖음성을 부여하는 라이너 사용 유무에 따라 열가압성형 도재와 결합강도의 변화를 관찰하고자 하였다.
이에 지르코니아의 소결 전과 소결 후의 표면처리가 결합관계에 어떤 영향을 가지게 되는지 의문을 가지게 되나 선행연구가 미흡하다. 그래서 본 연구에서는 지르코니아의 소결 전과 소결 후의 표면의 변화를 관찰하고 결합관계에 미치는 영향을 관찰하고자 한다.
본 연구는 지르코니아를 소결 전 표면 거칠기를 처리하고 소결 후 지르코니아 표면의 평균 거칠기를 비교하고자 한다. 그리고 소결 전 표면 거칠기를 처리하고 소결 후의 지르코니아 표면에 라이너 사용 유무에 따라 열가압성형 도재와 결합강도의 변화를 관찰하고자 한다.
그래서 본 연구에서 지르코니아를 소결 전 표면 거칠기를 처리하고 소결 후 지르코니아 표면의 평균 거칠기를 비교하고자 하였다. 그리고 소결 전 표면 거칠기를 처리하고 소결 후의 지르코니아 표면에 표면의 젖음성을 부여하는 라이너 사용 유무에 따라 열가압성형 도재와 결합강도의 변화를 관찰하고자 하였다.
본 연구는 지르코니아를 소결 전 표면 거칠기를 처리하고 소결 후 지르코니아 표면의 평균 거칠기를 비교하고자 한다. 그리고 소결 전 표면 거칠기를 처리하고 소결 후의 지르코니아 표면에 라이너 사용 유무에 따라 열가압성형 도재와 결합강도의 변화를 관찰하고자 한다.
제안 방법
전단결합강도 실험은 하중이 지르코니아와 결합도재 사이의 접착면과 평행한 방향으로 전달되도록 위치를 설정하였다. 그리고 만능시험기(UTM. Model 8871, Instron, USA.)의 crosshead 속도 0.5㎜/min의 조건에서 최대하중 값을 측정하여 전단결합강도로 산출하였다.
소결 후 시편은 전용소결(Zirkonofen 600, Zirkonzahn GmbH, Italy)를 이용하여 8℃/min의 승온 속도로 650∼1,500℃까지 올려 2시간 동안 소결하였다. 소결 전 시편 군과 소결 후 시편군은 4종의 처리 방법에 따른 분류 별로 각각 10개 씩 제작하였다.
그리고 전용소결(Zirkonofen 600, Zirkonzahn GmbH, Italy)를 이용하여 8℃/min의 승온속도로 650∼1,500℃까지 올려 2시간 동안 소결하였다. 소결된 판형 시편은 라이너를 도포 한 시편군과 도포하지 않은 시편군으로 분류하여 일반적인 방법으로 열가압성형법으로 도재를 결합하였다. 시편군은 소결 전 4종의 거칠기와 라이너의 사용 유무에 따른 분류 별로 각각 10개 씩 제작하였다.
소결된 판형 시편은 라이너를 도포 한 시편군과 도포하지 않은 시편군으로 분류하여 일반적인 방법으로 열가압성형법으로 도재를 결합하였다. 시편군은 소결 전 4종의 거칠기와 라이너의 사용 유무에 따른 분류 별로 각각 10개 씩 제작하였다.
그러나 Kosmac 등(1999)의 연구와 Lee와 Ahn(2013)에서 소결 된 지르코니아의 표면을 가공하거나(grinding) 모래분사를 실시한 시험군의 표면에서 평균 거칠기의 변화가 관찰되지 않았다고 하였다. 이러한 이유로 지르코니아를 소결 전 거칠기를 형성하고 소결 후 표면 평균 거칠기를 관찰하였다. 그 결과 평균 거칠기 값의 변화가 나타났으며, 표면 형상은 침상구조의 거칠기가 완만한 거칠기로 변화되는 것으로 나타났다.
전단결합강도 관찰은 준비된 시편을 전단결합강도 관찰을 위한 지그에 고정할 수 있게 준비하였다. 전단결합강도 실험은 하중이 지르코니아와 결합도재 사이의 접착면과 평행한 방향으로 전달되도록 위치를 설정하였다. 그리고 만능시험기(UTM.
전단결합강도관찰은 소결 전 4종의 조건으로 거칠기를 형성하고 소결 후 라이너 사용에 따라 결합강도를 관찰하였다. 그 결과 라이너를 사용하지 않은 시편군의 결합강도는 ZN04시편이 23.
표면평균 거칠기 관찰시편은 표면 거칠기 처리를 위해 사용한 사포(sandpaper)의 크기에 따라 분류하고 소결처리 전과 후의 평균 거칠기를 측정하는 시편이다. 준비된 판형 시편을 4종의 사포의 크기(No. 400, 800, 1200, 2000)로 평면가공을 실시하였다. 평면가공 된 시편은 소결 전 시편 군과 소결 후 시편으로 분류하였다.
지르코니아 소재를 소결 전 표면 거칠기를 형성하고 라이너를 사용 여부에 따라 지르코니아 소재와 열가압성형 도재간에 결합강도를 관찰하였다. 그 결과 라이너를 사용하지 않은 시편들의 결합강도는 20~24㎫으로 나타났으며 라이너를 사용한 시편들의 결합강도는 21~25㎫으로 나타나 라이너에 의하여 결합강도의 차이는 큰 차이가 나타나지 않았다.
지르코니아의 표면 거칠기를 형성하기 위하여 소결 후 표면에 4종의 거칠기를 형성하고자 한다. 그러나 Kosmac 등(1999)의 연구와 Lee와 Ahn(2013)에서 소결 된 지르코니아의 표면을 가공하거나(grinding) 모래분사를 실시한 시험군의 표면에서 평균 거칠기의 변화가 관찰되지 않았다고 하였다.
400, 800, 1200, 2000)로 평면가공을 실시하였다. 평면가공 된 시편은 소결 전 시편 군과 소결 후 시편으로 분류하였다. 소결 후 시편은 전용소결(Zirkonofen 600, Zirkonzahn GmbH, Italy)를 이용하여 8℃/min의 승온 속도로 650∼1,500℃까지 올려 2시간 동안 소결하였다.
표면 평균 거칠기 관찰은 사포(sandpaper)의 크기에 따라 표면 거칠기를 형성하고 소결처리 전과 후의 표면 평균 거칠기를 측정하였다. 그 결과 준비된 시편의 소결 전 거칠기는 SB04시편이 2.
0mm의 거리를 시편 당 5회 측정하여 각 평균 거칠기(Ra) 값을 기록하였다. 표면 형상은 3D Digital microscope(VHX-600, Keyence Co., Japan)를 이용하여 표면형상을 관찰하였다.
표면평균 거칠기는 3차원 표면측정기(SJ-400, Mitutoyo co., Kanagawa, Japan)를 이용하여 0.5㎜/s의 이동 조정된 중앙 부위에서 4.0mm의 거리를 시편 당 5회 측정하여 각 평균 거칠기(Ra) 값을 기록하였다. 표면 형상은 3D Digital microscope(VHX-600, Keyence Co.
대상 데이터
연구에 사용된 지르코니아 소재는 zirconia block (Zirkonzahn, Italy)를 사용하였으며, 사용된 라이너는 zirliner(Zirkonzahn, Italy)을 사용하였다. 그리고 열가압성형도재는 Pressing ceramic(Zir-press, Germany)을 사용하였다.
연구에 사용된 시편은 소결 전 지르코니아 소재을 저속 절단기(Model-650, U.S.A.)를 사용하여 판형(6㎜×6㎜ ×3㎜)으로 절단하여 준비하여 각 관찰실험에 따라 처리하여 사용하였다.
연구에 사용된 지르코니아 소재는 zirconia block (Zirkonzahn, Italy)를 사용하였으며, 사용된 라이너는 zirliner(Zirkonzahn, Italy)을 사용하였다. 그리고 열가압성형도재는 Pressing ceramic(Zir-press, Germany)을 사용하였다.
성능/효과
1. 지르코니아의 소결 전과 소결 후의 표면 거칠기는 SB08시편과 SB12시편 간에 차이가 나타났다(p<0.05).
2. 지르코니아의 표면에 거칠기를 형성하고 라이너를 사용한 시편에서는 결합강도의 변화가 나타나지 않아 라이너의 사용 유무가 결합강도에 유의한 영향을 주지 않는 것으로 판단된다(p>0.05).
3. 지르코니아의 소결 전 표면 거칠기 형성과 라이너를 사용하였을 때 임상에서 적용되는 범위의 결합강도를 가지는 것으로 판단된다.
전단결합강도관찰은 소결 전 4종의 조건으로 거칠기를 형성하고 소결 후 라이너 사용에 따라 결합강도를 관찰하였다. 그 결과 라이너를 사용하지 않은 시편군의 결합강도는 ZN04시편이 23.26㎫, ZN08시편이 21.76㎫, ZN12 시편이 20.49㎫, ZN20시편이 24.98㎫으로 산출되었다. 그리고 라이너를 사용한 시편군은 ZL04시편이 25.
지르코니아 소재를 소결 전 표면 거칠기를 형성하고 라이너를 사용 여부에 따라 지르코니아 소재와 열가압성형 도재간에 결합강도를 관찰하였다. 그 결과 라이너를 사용하지 않은 시편들의 결합강도는 20~24㎫으로 나타났으며 라이너를 사용한 시편들의 결합강도는 21~25㎫으로 나타나 라이너에 의하여 결합강도의 차이는 큰 차이가 나타나지 않았다. 이러한 결과는 Choi(2009) 등의 보고에서 표면 거칠기 처리 또는 라이너 처리만 실시한 시편들에 비하여 표면 거칠기와 라이너를 동시에 실시한 시편들이 결합 양호하다는 결과로 분석이 된다.
표면 평균 거칠기 관찰은 사포(sandpaper)의 크기에 따라 표면 거칠기를 형성하고 소결처리 전과 후의 표면 평균 거칠기를 측정하였다. 그 결과 준비된 시편의 소결 전 거칠기는 SB04시편이 2.22㎛, SB08시편이 2.98㎛, SB12시편이 2.44㎛, SB20시편이 2.34㎛으로 측정되었다. 그리고 소결 후 평균 거칠기는 SA04시편이 2.
이러한 이유로 지르코니아를 소결 전 거칠기를 형성하고 소결 후 표면 평균 거칠기를 관찰하였다. 그 결과 평균 거칠기 값의 변화가 나타났으며, 표면 형상은 침상구조의 거칠기가 완만한 거칠기로 변화되는 것으로 나타났다.
그러나 표면의 형상을 관찰한 결과에서 소결 전의 표면 중 SB08시편과 SB12시편의 거칠기가 다른 시편들에 비하여 일정한 침상구조로 형성된 것으로 관찰할 수 있다. 그리고 소결 후 모든 시편의 표면에서 침상구조의 거칠기 보다는 완만한 거칠기가 형성된 것으로 관찰되었다. 소결 전의 표면형상은 침성구조의 거칠기를 가지나 소결 후 열에 의하여 용융되어 침상구조의 거칠기가 완만한 형태로 변화된 것으로 판단된다.
34㎛으로 측정되었다. 그리고 소결 후 평균 거칠기는 SA04시편이 2.34㎛, SA08시편이 1.28㎛, SA12시편이 2.03㎛, SA20시편이 2.19㎛으로 측정되었다(Table 3)(Fig. 2). 그리고 표면의 거칠기에 따른 표면형상을 그림 3과 같이 관찰할 수 있었다(Fig.
이상의 선행연구들에서와 같이 지르코니아 소재의 이중 구조관을 제작하기 위하여 지르코니아와 전장도재간의 결합관계는 표면조건에 따라 변화된다는 것을 알 수 있다. 하지만 선행연구들에서는 지르코니아를 소결 후 표면 처리를 실시한 방법을 사용하였다.
지르코니아의 표면 거칠기의 소결 전과 후의 표면 거칠기를 측정한 결과 사포 No. 400과 No. 1200 그리고 No. 2000으로 표면 거칠기를 형성하여 소결 전과 소결 후의 표면 거칠기를 측정한 시편들에서는 표면 평균 거칠기의 차이가 크지 않았으며 통계적으로 유의차가 나타나지 않았다(p>0.05) 그러나 사포 No. 800으로 표면 거칠기를 형성하여 소결 전과 소결 후의 표면 거칠기를 측정한 SB08시편과 SA08시편에서는 표면 평균 거칠기의 차이가 나타났으며 통계적으로 유의차가 있는 것으로 나타났다(p<0.05).
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
지르코니아 소재를 활용하여 제작되는 이중구조관은 어디에 중요한 요소인가?
지르코니아 소재를 활용하여 제작되는 이중구조관은 금속-도재관(porcelain fused metal crown) 보철물과 같이 소재간의 결합관계가 중요한 요소이다. 금속-도재관의 결합관계는 금속과 세라믹과 같이 이종의 소재를 사용하기 때문에 소재의 물성과 표면 특성 그리고 산화물 특성 등 많은 조건들이 영향을 미치게 된다(Kim and Choi, 2005).
금속-도재관의 결합관계의 영향과 관련된 특징은 무엇인가?
지르코니아 소재를 활용하여 제작되는 이중구조관은 금속-도재관(porcelain fused metal crown) 보철물과 같이 소재간의 결합관계가 중요한 요소이다. 금속-도재관의 결합관계는 금속과 세라믹과 같이 이종의 소재를 사용하기 때문에 소재의 물성과 표면 특성 그리고 산화물 특성 등 많은 조건들이 영향을 미치게 된다(Kim and Choi, 2005). 그러나 지르코니아 소재의 이중구조관은 지르코니아와 도재와 같이 동종의 소재를 사용하기 때문에 금속-도재관에 비하여 결합관계에 미치는 조건들이 적으며 성향이 다르다.
100㎛ 크기의 산화알루미늄을 지르코니아에 이용하였을 때 나타나는 현상의 보고는 어떻게 분석될 수 있는가?
Wegner와 Kern(2000)은 소결된 지르코니아에 100㎛ 크기의 산화알루미늄을 이용하여 모래분사를 하였을 때 결합력이 향상되었다고 보고하였다. 이러한 보고는 불규칙한 표면의 조도가 소결된 지르코니아 표면에 표면에너지를 높이고 젖음성을 증가시켜 결합력을 높인다는 보고로 분석이 가능할 것이다(Derand, 2005). 그리고 Aboushelib 등(2008)은 소결된 지르코니아의 표면에 수종의 변수를 설정하여 모래분사법(sandblsting)으로 표면의 조도를 증가 시키고 전장도재를 결합시킨 시편보다 소결된 지르코니아에 라이너를 처리하고 전장도재를 결합을 시킨 시편의 결합력이 더 우수하다고 보고하였다.
참고문헌 (17)
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